FR3068990B1 - ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING A HYDROGEN SENSOR - Google Patents

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Abstract

L'invention porte sur un dispositif électrochimique comportant au moins une cellule électrochimique (10), comportant : - un assemblage membrane électrodes et des plaques bipolaires traversées par au moins un collecteur d'évacuation (15.1), l'assemblage membrane électrodes comportant une zone active (2) et une zone de liaison (3) ; - au moins un capteur d'hydrogène (30) comportant une anode (31) positionnée dans la zone de liaison (3) et incluant un catalyseur adapté à assurer l'oxydation de l'hydrogène, et une cathode (32) en regard de l'anode (31) ; une source de tension ; un capteur de courant ; une unité de calcul (36), adaptée à détecter la présence d'hydrogène à partir de la valeur mesurée du courant électrique.The invention relates to an electrochemical device comprising at least one electrochemical cell (10), comprising: - a membrane electrode assembly and bipolar plates traversed by at least one evacuation collector (15.1), the membrane electrode assembly comprising a zone active (2) and a connecting zone (3); at least one hydrogen sensor (30) comprising an anode (31) positioned in the connection zone (3) and including a catalyst adapted to ensure the oxidation of hydrogen, and a cathode (32) facing the anode (31); a source of tension; a current sensor; a calculation unit (36) adapted to detect the presence of hydrogen from the measured value of the electric current.

Description

DISPOSITIF ELECTROCHIMIQUE COMPORTANT UN CAPTEUR D’HYDROGENEELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING A HYDROGEN SENSOR

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

[001] Le domaine de l’invention est celui de la détection de la présence d’hydrogène dans un dispositif électrochimique comportant une membrane échangeuse de protons, tel qu’une pile à combustible ou un électrolyseur.The field of the invention is that of the detection of the presence of hydrogen in an electrochemical device comprising a proton exchange membrane, such as a fuel cell or an electrolyzer.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURESTATE OF THE PRIOR ART

[002] Les dispositifs électrochimiques à membrane électrolytique échangeuse de protons, tels qu’une pile à combustible ou un électrolyseur, comportent habituellement une ou plusieurs cellules électrochimiques ayant chacune un assemblage membrane électrodes (AME), celui-ci étant formé d’une anode et d’une cathode séparées l’une de l’autre par la membrane électrolytique.[002] Electrochemical electrolyte exchange membrane proton devices, such as a fuel cell or an electrolyzer, usually comprise one or more electrochemical cells each having a membrane electrode assembly (AME), the latter being formed of an anode and a cathode separated from each other by the electrolyte membrane.

[003] Dans le cas d’un électrolyseur, lorsque de l’eau est amenée à l’anode et qu’une différence de potentiel est appliquée aux électrodes, l’oxydation de l’eau est réalisée, produisant ainsi de l’oxygène et des protons. Ces derniers migrent au travers de la membrane électrolytique jusqu’à la cathode où est réalisée une réduction des protons, produisant ainsi de l’hydrogène. Dans le cas d’une pile à combustible, l’anode réalise l’oxydation de l’hydrogène introduit, et la cathode produit de l’eau par une réaction de réduction à partir de l’oxygène introduit, et des protons et électrons provenant de l’anode.[003] In the case of an electrolyser, when water is supplied to the anode and a potential difference is applied to the electrodes, the oxidation of the water is carried out, thus producing oxygen and protons. The latter migrate through the electrolyte membrane to the cathode where a reduction of the protons is produced, thus producing hydrogen. In the case of a fuel cell, the anode oxidizes the introduced hydrogen, and the cathode produces water by a reduction reaction from the oxygen introduced, and protons and electrons from of the anode.

[004] Cependant, la membrane électrolytique présente un coefficient non nul de perméation vis-à-vis de l’hydrogène, de sorte que de l’hydrogène peut diffuser par perméation au travers de la membrane jusqu’à l’électrode opposée. Ainsi, dans le cas de l’électrolyseur, de l’hydrogène peut diffuser jusqu’à l’anode et se mélanger à l’oxygène produit, ce qui peut entraîner un risque d’ignition lorsque la fraction volumique d’hydrogène, en l’absence d’eau liquide, devient supérieure à 4% environ. Dans le cas d’une pile à combustible, une forte proportion d’hydrogène à la cathode peut traduire la présence d’une dégradation structurelle de la membrane électrolytique, par exemple un vieillissement de la membrane ou une rupture locale.[004] However, the electrolyte membrane has a non-zero coefficient of permeation with respect to hydrogen, so that hydrogen can diffuse permeate through the membrane to the opposite electrode. Thus, in the case of the electrolyser, hydrogen can diffuse to the anode and mix with the oxygen produced, which can lead to a risk of ignition when the volume fraction of hydrogen the absence of liquid water becomes greater than about 4%. In the case of a fuel cell, a high proportion of hydrogen at the cathode may reflect the presence of a structural degradation of the electrolyte membrane, for example membrane aging or local failure.

[005] Il existe donc un besoin de détecter la présence d’hydrogène ayant diffusé par perméation au travers de la membrane électrolytique échangeuse de protons dans les dispositifs électrochimiques équipés de telles membranes.[005] There is therefore a need to detect the presence of hydrogen diffused by permeation through the electrolyte membrane proton exchange in electrochemical devices equipped with such membranes.

EXPOSÉ DE L’INVENTIONSTATEMENT OF THE INVENTION

[006] L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un dispositif électrochimique à membrane électrolytique échangeuse de proton comportant un capteur d’hydrogène.The invention aims to remedy at least in part the disadvantages of the prior art, and more particularly to provide an electrochemical device with electrolyte membrane proton exchange comprising a hydrogen sensor.

[007] Pour cela, l’objet de l’invention est un dispositif électrochimique un assemblage membrane électrodes formé d’une membrane électrolytique échangeuses de protons, d’une première électrode au contact d’une première face de la membrane, et d’une deuxième électrode au contact d’une deuxième face opposée de la membrane ; et deux plaques bipolaires, entre lesquelles est situé l’assemblage membrane électrodes, traversées par au moins un premier collecteur d’évacuation en communication fluidique avec la première face de la membrane ; l’assemblage membrane électrodes comportant une zone active délimitée par les première et deuxième électrodes, et une zone de liaison située entre la zone active et le premier collecteur d’évacuation.[007] For this, the object of the invention is an electrochemical device an electrode membrane assembly formed of an electrolyte membrane proton exchange, a first electrode in contact with a first face of the membrane, and a second electrode in contact with a second opposite face of the membrane; and two bipolar plates, between which is located the membrane electrode assembly, traversed by at least a first evacuation collector in fluid communication with the first face of the membrane; the electrode membrane assembly comprising an active zone delimited by the first and second electrodes, and a connection zone situated between the active zone and the first evacuation collector.

[008] Selon l’invention, le dispositif électrochimique comporte au moins un capteur d’hydrogène, comportant : une anode positionnée dans la zone de liaison au contact de la première face et incluant un catalyseur adapté à assurer l’oxydation de l’hydrogène, et une cathode au contact de la deuxième face et située en regard de l’anode ; une source de tension adaptée à appliquer une tension électrique entre l’anode et la cathode par un circuit électrique ; un capteur de courant, connecté à la source de tension, adapté à mesurer le courant électrique circulant dans le circuit électrique ; une unité de calcul, connectée au capteur de courant, adaptée à détecter la présence d’hydrogène au niveau de la première face à partir de la valeur mesurée du courant électrique.[008] According to the invention, the electrochemical device comprises at least one hydrogen sensor, comprising: an anode positioned in the bonding zone in contact with the first face and including a catalyst adapted to ensure the oxidation of hydrogen , and a cathode in contact with the second face and located opposite the anode; a voltage source adapted to apply an electrical voltage between the anode and the cathode by an electric circuit; a current sensor, connected to the voltage source, adapted to measure the electric current flowing in the electrical circuit; a calculation unit, connected to the current sensor, adapted to detect the presence of hydrogen at the first face from the measured value of the electric current.

[009] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce dispositif électrochimique sont les suivants.[009] Some preferred but non-limiting aspects of this electrochemical device are as follows.

[0010] L’unité de calcul peut être adaptée à calculer la quantité d’hydrogène oxydé à l’anode à partir de la valeur mesurée du courant électrique.The calculation unit can be adapted to calculate the amount of oxidized hydrogen at the anode from the measured value of the electric current.

[0011] L’unité de calcul peut être adaptée à calculer la quantité d’hydrogène circulant dans la zone de liaison au niveau de la première face, à partir de la valeur mesurée du courant électrique.The calculation unit can be adapted to calculate the amount of hydrogen flowing in the connection zone at the first face, from the measured value of the electric current.

[0012] Une première plaque bipolaire peut comporter un premier circuit de distribution fluidique en communication avec ledit premier collecteur d’écoulement et comportant au moins un canal de distribution superposé à l’anode.A first bipolar plate may include a first fluid distribution circuit in communication with said first flow collector and having at least one distribution channel superimposed on the anode.

[0013] Chaque plaque bipolaire peut être formée en au moins une tôle réalisée en un matériau électriquement conducteur.Each bipolar plate may be formed of at least one sheet made of an electrically conductive material.

[0014] L’anode et la cathode peuvent être électriquement isolées des plaques bipolaires.The anode and the cathode can be electrically isolated from the bipolar plates.

[0015] La membrane électrolytique peut comporter une portion en saillie située dans une bordure de la zone de liaison, la source de tension comportant une première piste conductrice solidarisée à la première face de la membrane et reliant l’anode à la portion en saillie, et une deuxième piste conductrice solidarisée à la deuxième face et reliant la cathode à la portion en saillie.The electrolytic membrane may comprise a projecting portion located in a border of the connection zone, the voltage source comprising a first conductive track secured to the first face of the membrane and connecting the anode to the projecting portion, and a second conductive track secured to the second face and connecting the cathode to the projecting portion.

[0016] Les première et deuxième pistes conductrices peuvent présenter une épaisseur inférieure ou égale à îopm.The first and second conductive tracks may have a thickness less than or equal to 1opm.

[0017] Une première et une deuxième plaques bipolaires peuvent être formées chacune en une plaque réalisée en un matériau électriquement isolant, et comportant des lignes conductrices agencées de manière à polariser, respectivement, la première électrode indépendamment de l’anode, et la deuxième électrode indépendamment de la cathode.A first and a second bipolar plate may each be formed of a plate made of an electrically insulating material, and comprising conductive lines arranged so as to polarize, respectively, the first electrode independently of the anode, and the second electrode. independently of the cathode.

[0018] La première plaque bipolaire peut être réalisée d’un seul tenant, et présente une face interne et une face externe, la face interne présentant des structurations formant un circuit de distribution fluidique, la première plaque bipolaire étant adaptée à appliquer un premier potentiel électrique à la première électrode et un deuxième potentiel électrique à l’anode différent du premier potentiel.The first bipolar plate can be made in one piece, and has an inner face and an outer face, the inner face having structures forming a fluid distribution circuit, the first bipolar plate being adapted to apply a first potential. electrical to the first electrode and a second electrical potential to the anode different from the first potential.

[0019] Le matériau isolant de la première plaque bipolaire peut définir la face interne et la face externe opposée, la face interne comportant des canaux de distribution fluidique séparés longitudinalement deux à deux par une paroi longitudinale venant au contact de la première électrode ou de l’anode par une surface d’appui, des lignes électriquement conductrices s’étendant au niveau des surfaces d’appui de parois longitudinales et étant adaptées, pour un premier ensemble d’entre elles, à appliquer à la première électrode un potentiel électrique et, pour un deuxième ensemble d’entre elles, à appliquer à l’anode un potentiel électrique différent.The insulating material of the first bipolar plate may define the inner face and the opposite outer face, the inner face having fluidic distribution channels longitudinally separated in pairs by a longitudinal wall coming into contact with the first electrode or the second electrode. anode by a bearing surface, electrically conductive lines extending at the longitudinal wall bearing surfaces and being adapted, for a first set of them, to apply to the first electrode an electric potential and, for a second set of them, to apply to the anode a different electrical potential.

[0020] La première plaque bipolaire peut comporter une première et une deuxième lignes conductrices dites de reprise de contact s’étendant sur la face externe, et des premiers et deuxièmes vias conducteurs s’étendant entre la face externe et la face interne dans les parois longitudinales, la première ligne conductrice de reprise de contact étant adaptée à appliquer un potentiel électrique au premier ensemble de lignes conductrices par des vias conducteurs, et la deuxième ligne conductrice de reprise de contact étant adaptée à appliquer un potentiel électrique différent au deuxième ensemble de lignes conductrices par les autres vias conducteurs.The first bipolar plate may comprise a first and a second conductive lines called contact recovery extending on the outer face, and first and second conductive vias extending between the outer face and the inner face in the walls. longitudinal, the first conductive line of contact recovery being adapted to apply an electrical potential to the first set of conductive lines by conductive vias, and the second conductive line of contact recovery being adapted to apply a different electrical potential to the second set of lines conductive by the other conductive vias.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0021] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue éclatée et en perspective d’un exemple de dispositif électrochimique selon l’art antérieur, comportant un empilement de cellules électrochimiques ayant chacune un assemblage membrane électrodes (AME) ; la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un dispositif électrochimique selon un mode de réalisation, comportant un capteur d’hydrogène ayant des électrodes situées dans une zone de liaison de l’assemblage membrane électrodes ;Other aspects, objects, advantages and features of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is an exploded perspective view of an example of an electrochemical device according to the prior art, comprising a stack of electrochemical cells each having a membrane electrode assembly (AME); Figure 2 is a schematic longitudinal sectional view of an electrochemical device according to one embodiment, comprising a hydrogen sensor having electrodes located in a connection zone of the electrode membrane assembly;

Les figures 3A à 3E sont des vues schématiques de dessus de différentes parties d’un dispositif électrochimique selon une première variante du mode de réalisation, dans laquelle les plaques bipolaires sont de type tôles conductrices : - la fig-3A illustre une plaque bipolaire recouvrant un AME ; - les fig.3B et 3C illustrent un AME, du côté de la première électrode (fig.3B) et du côté de la deuxième électrode (fig.3C), dont la membrane comporte une saillie jusqu’à laquelle s’étend une piste conductrice en contact avec l’anode ou la cathode de détection ; - les fig-3D et 3E illustrent une couche de diffusion ayant un orifice traversant (fig.3D), celle-ci recouvrant la première électrode de la zone active, de sorte que l’orifice traversant soit positionné en regard de l’anode de détection (fig.3E) ;FIGS. 3A to 3E are schematic views from above of different parts of an electrochemical device according to a first variant of the embodiment, in which the bipolar plates are of conductive sheet type: FIG. 3A illustrates a bipolar plate covering a AME; FIGS. 3B and 3C illustrate an AME, on the side of the first electrode (FIG. 3B) and on the side of the second electrode (FIG. 3C), the membrane of which has a projection up to which a track extends. conductor in contact with the anode or the cathode of detection; FIGS-3D and 3E illustrate a diffusion layer having a through-orifice (FIG. 3D), the latter covering the first electrode of the active zone, so that the through-orifice is positioned opposite the anode of FIG. detection (fig.3E);

La figure 4 est une vue schématique de dessus de l’AME selon une autre variante du mode de réalisation, comportant une pluralité de capteurs d’hydrogène positionnés en sortie d’un ou plusieurs canaux de distribution fluidique ;FIG. 4 is a schematic view from above of the AME according to another variant of the embodiment, comprising a plurality of hydrogen sensors positioned at the outlet of one or more fluid distribution channels;

Les figures 5A et 5B sont des vues schématiques d’un dispositif électrochimique selon une deuxième variante du mode de réalisation, dans laquelle les plaques bipolaires sont de type circuit imprimé PCB (pour Printed Circuit Board, en anglais) : - la fig-5A illustre, en vue de dessus, du côté de la première électrode, un AME recouvert par des canaux de distribution ; - la fig-5B illustre une partie du dispositif électrochimique en coupe transversale selon le plan A-A illustré sur la fig.sA.FIGS. 5A and 5B are schematic views of an electrochemical device according to a second variant of the embodiment, in which the bipolar plates are of printed circuit board type (PCB): FIG. 5A illustrates FIG. in a top view, on the side of the first electrode, an AME covered by distribution channels; FIG. 5B illustrates a portion of the electrochemical device in cross-section along the plane A-A illustrated in FIGS.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

[0022] Sur les figures et dans la suite de la description, les mêmes références représentent les éléments identiques ou similaires. De plus, les différents éléments ne sont pas représentés à l’échelle de manière à privilégier la clarté des figures. Par ailleurs, les différents modes de réalisation et variantes ne sont pas exclusifs les uns des autres et peuvent être combinés entre eux. Sauf indication contraire, les termes « sensiblement », « environ », « de l’ordre de » signifient à 10% près.In the figures and in the following description, the same references represent identical or similar elements. In addition, the various elements are not represented on the scale so as to favor the clarity of the figures. Moreover, the various embodiments and variants are not exclusive of each other and can be combined with each other. Unless otherwise indicated, the terms "substantially", "about", "of the order of" mean within 10%.

[0023] La figure 1 illustre un exemple de dispositif électrochimique 1 selon l’art antérieur, ici tel que décrit dans le document WO2OO4/102710, comportant un empilement de cellules électrochimiques 10 à membrane électrolytique échangeuse de protons.FIG. 1 illustrates an example of an electrochemical device 1 according to the prior art, here as described in document WO2OO4 / 102710, comprising a stack of electrochemical cells 10 with an electrolyte exchange membrane of protons.

[0024] On définit ici et pour la suite de la description un repère direct tridimensionnel orthogonal (Χ,Υ,Ζ), où les axes X et Y sont orientés suivant le plan de la membrane électrolytique de chaque cellule électrochimique 10, l’axe X étant orienté suivant la direction principale d’écoulement fluidique anodique, et où l’axe Z est orienté de manière orthogonale au plan XY.We define here and for the rest of the description a three-dimensional orthogonal direct reference (Χ, Υ, Ζ), where the X and Y axes are oriented along the plane of the electrolytic membrane of each electrochemical cell 10, the axis X being oriented along the main direction of anodic fluid flow, and where the Z axis is oriented orthogonal to the XY plane.

[0025] Chaque cellule électrochimique 10 comporte un assemblage membrane électrodes 11 (AME) formé d’une première électrode, par exemple une anode dans le cas d’un électrolyseur, et d’une deuxième électrode, par exemple une cathode, séparées l’une de l’autre par une membrane électrolytique échangeuse de protons. L’anode, la membrane et la cathode sont des éléments classiques connus de l’homme du métier. Chaque AME 11 s’étend suivant un plan principal de la membrane électrolytique parallèle au plan XY. Des couches de diffusion gazeuse 12 (GDL, pour Gas Diffusion Loyer, en anglais) recouvrent ici les électrodes.Each electrochemical cell 10 comprises an electrode membrane assembly 11 (AME) formed of a first electrode, for example an anode in the case of an electrolyzer, and a second electrode, for example a cathode, separated from the electrode. one from the other by an electrolyte membrane proton exchange. The anode, the membrane and the cathode are conventional elements known to those skilled in the art. Each MEA 11 extends along a main plane of the electrolytic membrane parallel to the XY plane. Gas diffusion layers 12 (GDL, for Gas Diffusion Rent, in English) here cover the electrodes.

[0026] Chaque AME 11 est séparé de celui des cellules adjacentes par des plaques bipolaires 13. Chaque plaque bipolaire 13 comporte une face destinée à être partiellement au contact de la première électrode d’une cellule 10, et une autre face opposée destinée à être partiellement au contact de la deuxième électrode de la cellule 10 adjacente. Chaque plaque bipolaire 13 est adaptée à amener les espèces réactives à l’anode d’une première cellule 10 d’une part et à la cathode d’une cellule 10 adjacente d’autre part, au moyen de circuits de distribution fluidique, et à évacuer les produits issus des réactions électrochimiques et les espèces non réactives par ces mêmes circuits de distribution, ainsi qu’à transmettre le courant électrique entre les cellules 10. Elle peut également assurer, notamment dans le cas des piles à combustible, l’écoulement d’un fluide caloporteur entre les cellules 10 de manière à permettre l’évacuation de la chaleur produite.Each AME 11 is separated from that of the adjacent cells by bipolar plates 13. Each bipolar plate 13 has a face intended to be partially in contact with the first electrode of a cell 10, and another opposite face intended to be partially in contact with the second electrode of the adjacent cell. Each bipolar plate 13 is adapted to bring the reactive species to the anode of a first cell 10 on the one hand and to the cathode of an adjacent cell 10 on the other hand, by means of fluid distribution circuits, and to evacuate the products resulting from the electrochemical reactions and the non-reactive species by these same distribution circuits, as well as to transmit the electric current between the cells 10. It can also ensure, particularly in the case of fuel cells, the flow of a heat transfer fluid between the cells 10 so as to allow the evacuation of the heat produced.

[0027] Le dispositif électrochimique 1 comporte également des collecteurs d’écoulement 14, 15 distincts, formés chacun d’une ouverture qui traverse l’empilement de cellules 10, et plus précisément qui traverse les plaques bipolaires 13 en regard d’une bordure de ΓΑΜΕ n. Des collecteurs d’injection 14 assurent l’injection de fluides réactifs à partir de ports d’injection 16, et des collecteurs d’évacuation 15 permettent l’évacuation des produits des réactions électrochimiques jusqu’à des ports d’évacuation 17.The electrochemical device 1 also comprises separate flow collectors 14, 15, each formed of an opening which passes through the stack of cells 10, and more precisely which passes through the bipolar plates 13 opposite a border of ΓΑΜΕ n. Injection manifolds 14 ensure the injection of reactive fluids from injection ports 16, and evacuation manifolds 15 allow the evacuation of electrochemical reaction products to discharge ports 17.

[0028] Ainsi, d’une manière générale, chaque cellule électrochimique 10 comporte un premier circuit de distribution reliant un premier collecteur d’injection à un premier collecteur d’évacuation, adapté à amener le fluide réactif entrant Fi,m au contact de la première électrode. Un deuxième circuit de distribution relie un deuxième collecteur d’injection à un deuxième collecteur d’évacuation, adapté à assurer amener un autre fluide réactif entrant F2,in au contact de la deuxième électrode.Thus, in general, each electrochemical cell 10 comprises a first distribution circuit connecting a first injection manifold to a first exhaust manifold, adapted to bring the incoming reactive fluid Fi, m into contact with the first electrode. A second distribution circuit connects a second injection manifold to a second exhaust manifold adapted to ensure that another incoming reactive fluid F2 is brought into contact with the second electrode.

[0029] La figure 2 illustre de manière schématique, en coupe longitudinale, un dispositif électrochimique 1 selon un mode de réalisation comportant une cellule électrochimique 10 équipée d’un capteur d’hydrogène 30.FIG. 2 schematically illustrates, in longitudinal section, an electrochemical device 1 according to one embodiment comprising an electrochemical cell 10 equipped with a hydrogen sensor 30.

[0030] La cellule électrochimique 10 comporte deux plaques bipolaires 13.1, 13.2 entre lesquelles est situé un AME 11. Chaque plaque bipolaire 13.1,13.2 comporte un circuit de distribution 18.1,18.2 d’un fluide adapté à assurer l’écoulement d’un fluide au niveau d’une électrode 21,22 de ΓΑΜΕ n entre deux collecteurs d’écoulement, plus précisément entre un collecteur d’injection 14.1, 14.2 et un collecteur d’évacuation 15.1, 15.2. Le circuit de distribution 18.1,18.2 est formé d’un réseau de canaux de distribution qui s’étendent entre une entrée communiquant avec le collecteur d’injection 14.1, 14.2 et une sortie communiquant avec le collecteur d’évacuation 15.1,15.2. La première plaque bipolaire 13.1 permet d’amener un fluide réactif à une première électrode 21 de ΓΑΜΕ n, et la deuxième plaque bipolaire 13.2 permet l’écoulement d’un autre fluide vers et/ou à partir de la deuxième électrode 22.The electrochemical cell 10 comprises two bipolar plates 13.1, 13.2 between which is located an AME 11. Each bipolar plate 13.1, 13.2 comprises a distribution circuit 18.1, 18.2 of a fluid adapted to ensure the flow of a fluid at an electrode 21,22 of ΓΑΜΕ n between two flow collectors, more precisely between an injection manifold 14.1, 14.2 and an evacuation manifold 15.1, 15.2. The distribution circuit 18.1, 18.2 is formed of an array of distribution channels which extend between an inlet communicating with the injection manifold 14.1, 14.2 and an outlet communicating with the exhaust manifold 15.1, 15.2. The first bipolar plate 13.1 makes it possible to bring a reactive fluid to a first electrode 21 of ΓΑΜΕ n, and the second bipolar plate 13.2 allows the flow of another fluid to and / or from the second electrode 22.

[0031] L’assemblage membrane électrodes 11 comporte une même membrane électrolytique 19 échangeuse de protons séparant d’une part la première électrode 21 de la deuxième électrode 22 situées en regard l’une de l’autre, et d’autre part une anode 31 d’une cathode 32 du capteur de détection 30 situées en regard l’une de l’autre.The electrode membrane assembly 11 comprises a same electrolyte membrane 19 proton exchange separating firstly the first electrode 21 of the second electrode 22 located opposite one another, and secondly an anode 31 of a cathode 32 of the detection sensor 30 located opposite one another.

[0032] Les première et deuxième électrodes 21, 22 délimitent la zone active 2 de ΓΑΜΕ n. Aussi, ΓΑΜΕ n comporte la zone active 2 ainsi qu’une zone dite de liaison 3, cette dernière étant située entre la zone active 2 et un collecteur d’écoulement 15.1, et plus précisément entre la zone active 2 et le premier collecteur d’évacuation 15.1. Ainsi, la membrane électrolytique 19 est revêtue des première et deuxième électrodes 21, 22 dans la zone active 2 uniquement et non pas dans la zone de liaison 3. Dans la zone active 2 ont lieu des réactions électrochimiques participant au rendement électrochimique du dispositif 1 : la zone active 2 est ainsi le lieu de l’électrolyse de l’eau dans le cas d’un électrolyseur, et le lieu de la génération d’eau par réaction de l’hydrogène et de l’oxygène dans le cas d’une pile à combustible. Aussi, la zone de liaison 3 peut être dite inactive dans le sens où elle ne participe pas au rendement électrochimique du dispositif.The first and second electrodes 21, 22 define the active zone 2 of ΓΑΜΕ n. Also, ΓΑΜΕ n comprises the active zone 2 and a so-called connection zone 3, the latter being located between the active zone 2 and a flow collector 15.1, and more precisely between the active zone 2 and the first collector evacuation 15.1. Thus, the electrolyte membrane 19 is coated with the first and second electrodes 21, 22 in the active zone 2 only and not in the connection zone 3. In the active zone 2, electrochemical reactions taking place participate in the electrochemical efficiency of the device 1: the active zone 2 is thus the place of the electrolysis of water in the case of an electrolyser, and the place of the water generation by reaction of hydrogen and oxygen in the case of a Fuel cell. Also, the connection zone 3 may be said to be inactive in the sense that it does not participate in the electrochemical efficiency of the device.

[0033] La membrane électrolytique 19 permet la diffusion de protons d’une anode jusqu’à une cathode, l’anode et la cathode étant situées en regard l’une de l’autre, les protons pouvant se présenter au sein de la membrane sous la forme d’ions H3O+. Elle présente un coefficient non nul de perméation de l’hydrogène, autorisant ainsi la diffusion de l’hydrogène au travers de la membrane de la cathode jusqu’à l’anode. La membrane électrolytique 19 est monolithique, et est réalisée en un même matériau sur toute son étendue surfacique. Elle peut ainsi être réalisée à partir de matériaux choisis habituellement par l’homme du métier, tels que ceux commercialisés sous la référence Nation 115 ou Nation 117 dans le cas d’un électrolyseur qui présente un coefficient de perméation à l’hydrogène de l’ordre de 1,25.1ο4 cms/s/cm2 à 8o°C et à pression atmosphérique, ou ceux commercialisés sous la référence Nafion 211 dans le cas d’une pile à combustible.The electrolytic membrane 19 allows the proton diffusion of an anode to a cathode, the anode and the cathode being located opposite one another, the protons may be present within the membrane in the form of H3O + ions. It has a non-zero coefficient of permeation of hydrogen, thus allowing the diffusion of hydrogen through the membrane of the cathode to the anode. The electrolytic membrane 19 is monolithic, and is made of the same material over its entire surface area. It can thus be made from materials usually chosen by those skilled in the art, such as those marketed under the reference Nation 115 or Nation 117 in the case of an electrolyser which has a hydrogen permeation coefficient of the order of 1.25 0.14 cms / s / cm 2 at 8o ° C and at atmospheric pressure, or those sold under the reference Nafion 211 in the case of a fuel cell.

[0034] La première électrode 21 est au contact de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19 et reçoit un fluide réactif Fi,in par le premier circuit de distribution 18.1, à savoir de l’oxygène dans le cas d’une pile à combustible ou de l’eau dans le cas d’un électrolyseur. Elle comporte une couche active adaptée à réaliser une réaction d’oxydation ou de réduction du fluide entrant Fi,m, la couche active ayant un catalyseur favorisant cette réaction électrochimique.The first electrode 21 is in contact with the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19 and receives a reactive fluid Fi, in the first distribution circuit 18.1, namely oxygen in the case of a battery to fuel or water in the case of an electrolyser. It comprises an active layer adapted to carry out an oxidation or reduction reaction of the incoming fluid Fi m, the active layer having a catalyst promoting this electrochemical reaction.

[0035] La deuxième électrode 22 est au contact de la deuxième face 19.2 opposée de la membrane électrolytique 19, et reçoit de l’hydrogène à oxyder dans le cas d’une pile à combustible, ou génère de l’hydrogène dans le cas d’un électrolyseur. Elle comporte une couche active adaptée à réaliser une réaction de réduction ou d’oxydation, la couche active ayant un catalyseur favorisant cette réaction électrochimique.The second electrode 22 is in contact with the opposite second face 19.2 of the electrolyte membrane 19, and receives hydrogen to be oxidized in the case of a fuel cell, or generates hydrogen in the case of an electrolyser. It comprises an active layer adapted to carry out a reduction or oxidation reaction, the active layer having a catalyst promoting this electrochemical reaction.

[0036] Les première et deuxième électrodes 21, 22 sont électriquement connectées l’une à l’autre par un circuit électrique 23 qui autorise la circulation des électrons entre les deux électrodes 21, 22 et permet, dans le cas d’un électrolyseur, l’application d’une différence de potentiel électrique entre les première et deuxième électrodes 21,22. Dans ce cas, la tension électrique appliquée Vi est positive, dans le sens où le potentiel électrique imposé à la première électrode 21 est supérieur à celui imposé à la deuxième électrode 22. Elle peut être comprise entre 1,3V et 3V, par exemple égale à 1,8V environ, pour une densité de courant comprise, par exemple, entre 5omA/cm2 et 4A/cm2. Dans le cas d’une pile à combustible, le circuit électrique 23 peut comporter une charge électrique aux bornes de laquelle une différence de potentiel électrique est appliquée par les électrodes 21, 22.The first and second electrodes 21, 22 are electrically connected to one another by an electric circuit 23 which allows the flow of electrons between the two electrodes 21, 22 and allows, in the case of an electrolyzer, applying an electrical potential difference between the first and second electrodes 21,22. In this case, the applied electrical voltage Vi is positive, in the sense that the electric potential imposed on the first electrode 21 is greater than that imposed on the second electrode 22. It can be between 1.3V and 3V, for example equal to at about 1.8V, for a current density of, for example, 5mA / cm2 to 4A / cm2. In the case of a fuel cell, the electric circuit 23 may comprise an electric charge at the terminals of which an electric potential difference is applied by the electrodes 21, 22.

[0037] Dans le cas d’une pile à combustible, la première électrode 21 est une cathode assurant une réaction de réduction produisant de l’eau à partir d’oxygène introduit, et de protons et d’électrons provenant de la deuxième électrode 22. Et la deuxième électrode 22 est une anode assurant une réaction d’oxydation de l’hydrogène introduit. Du fait de la perméation de la membrane électrolytique 19, de l’hydrogène peut diffuser à partir de la deuxième face 19.2 jusqu’à la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19, et s’écouler dans le premier circuit de distribution cathodique 18.1.In the case of a fuel cell, the first electrode 21 is a cathode providing a reduction reaction producing water from oxygen introduced, and protons and electrons from the second electrode 22. And the second electrode 22 is an anode providing an oxidation reaction of the introduced hydrogen. Due to the permeation of the electrolyte membrane 19, hydrogen can diffuse from the second face 19.2 to the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19, and flow into the first cathodic distribution circuit 18.1.

[0038] Dans le cas d’un électrolyseur, la première électrode 21 est une anode assurant une rédaction d’oxydation de l’eau introduite, et la deuxième électrode 22 est une cathode assurant la réduction des protons. Du fait de la perméation de la membrane électrolytique 19, de l’hydrogène peut également diffuser à partir de la deuxième face 19.2 jusqu’à la première face 19.1, et s’écouler dans le premier circuit de distribution 18.1.In the case of an electrolyzer, the first electrode 21 is an anode ensuring an oxidation of the introduced water, and the second electrode 22 is a cathode ensuring the reduction of protons. Due to the permeation of the electrolyte membrane 19, hydrogen can also diffuse from the second face 19.2 to the first face 19.1, and flow into the first distribution circuit 18.1.

[0039] Le capteur d’hydrogène 30 comporte une anode 31 et une cathode 32 de détection, toutes deux situées dans la zone de liaison 3, entre la zone active 2 et le collecteur d’évacuation 15.1, en aval de la première électrode 21 dans le sens longitudinal d’écoulement fluidique depuis le collecteur d’injection 14.1 vers le collecteur d’évacuation 15.1. Le capteur d’hydrogène 30 est adapté à détecter la présence d’hydrogène dans le premier circuit de distribution 18.1 par oxydation d’au moins une partie de l’hydrogène présent. L’anode 31 et la cathode 32 sont séparées l’une de l’autre par la même membrane électrolytique 19, et le capteur 30 comporte en outre une source de tension 33 permettant d’appliquer une différence de potentiel V2 entre l’anode 31 et la cathode 32.The hydrogen sensor 30 comprises an anode 31 and a detection cathode 32, both located in the connection zone 3, between the active zone 2 and the evacuation manifold 15.1, downstream of the first electrode 21. in the longitudinal direction of fluid flow from the injection manifold 14.1 to the exhaust manifold 15.1. The hydrogen sensor 30 is adapted to detect the presence of hydrogen in the first distribution circuit 18.1 by oxidation of at least a portion of the hydrogen present. The anode 31 and the cathode 32 are separated from each other by the same electrolytic membrane 19, and the sensor 30 further comprises a voltage source 33 for applying a potential difference V2 between the anode 31 and the cathode 32.

[0040] L’anode 31 de détection est au contact de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19 et est située dans la zone de liaison 3 de ΓΑΜΕ n de sorte qu’elle est accessible par le fluide Fi,out circulant dans le premier circuit de distribution 18.1. Elle est distincte de la première électrode 21 dans le sens où elle en est électriquement isolée. Elle comporte une couche active adaptée à réaliser l’oxydation de l’hydrogène, celle-ci comportant un catalyseur favorisant cette réaction d’oxydation, par exemple des particules de platine supportées par du carbone, voire du palladium. La réaction d’oxydation de l’hydrogène s’écrit :The anode 31 of detection is in contact with the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19 and is located in the connecting zone 3 of ΓΑΜΕ n so that it is accessible by the fluid Fi, out flowing in the first distribution circuit 18.1. It is distinct from the first electrode 21 in the sense that it is electrically isolated. It comprises an active layer adapted to carry out the oxidation of hydrogen, the latter comprising a catalyst promoting this oxidation reaction, for example platinum particles supported by carbon, or even palladium. The oxidation reaction of hydrogen is written:

[0041] La cathode 32 de détection est au contact de la deuxième face 19.2 de la membrane électrolytique 19 et est en regard de l’anode 31 de détection, en étant en communicationThe cathode 32 of detection is in contact with the second face 19.2 of the electrolyte membrane 19 and is opposite the anode 31 of detection, being in communication

fluidique avec le deuxième circuit de distribution 18.2. Elle est distincte de la deuxième électrode 22 dans le sens où elle en est électriquement isolée. Elle comporte une couche active adaptée à réaliser la réduction des protons ayant diffusé au travers de la membrane électrolytique 19 avec les électrons issus de l’oxydation de l’hydrogène. La couche active comporte un catalyseur favorisant cette réaction de réduction, par exemple des particules de platine supportées par du carbone, voire du palladium. La réaction de réduction des protons s’écrit :fluidic with the second distribution circuit 18.2. It is distinct from the second electrode 22 in the sense that it is electrically isolated. It comprises an active layer adapted to carry out the reduction of the protons having diffused through the electrolyte membrane 19 with the electrons resulting from the oxidation of hydrogen. The active layer comprises a catalyst promoting this reduction reaction, for example platinum particles supported by carbon, or even palladium. The proton reduction reaction is written:

[0042] Le capteur d’hydrogène 30 comporte une source de tension électrique 33 permettant d’appliquer une différence de potentiel électrique V2, de préférence continue, entre l’anode 31 et la cathode 32 de détection, permettant ainsi l’oxydation d’au moins une partie de l’hydrogène présent à l’anode 31, la circulation des électrons jusqu’à la cathode 32, puis la réduction des protons à la cathode 32. A titre d’exemple, la tension électrique appliquée V2 est de même signe que la différence de potentiels électriques entre les électrodes 21,22 dans le cas d’un électrolyseur ou d’une pile à combustible. D’une manière générale, elle présente une valeur inférieure, en valeur absolue, à la tension électrique Vi et peut être égale à 0,2V environ, voire à 0,4V environ. La source de tension 33 comporte ainsi un générateur de tension associé à un circuit électrique formé de pistes conductrices reliant le générateur de tension à l’anode 31 et à la cathode 32.The hydrogen sensor 30 comprises a voltage source 33 for applying an electrical potential difference V2, preferably continuous, between the anode 31 and the cathode 32 of detection, thus allowing the oxidation of at least part of the hydrogen present at the anode 31, the circulation of the electrons to the cathode 32, then the reduction of the protons at the cathode 32. For example, the applied electrical voltage V2 is likewise sign that the difference of electrical potentials between the electrodes 21,22 in the case of an electrolyser or a fuel cell. In general, it has a lower value, in absolute value, than the voltage Vi and can be equal to about 0.2V, or even about 0.4V. The voltage source 33 thus comprises a voltage generator associated with an electrical circuit formed of conductive tracks connecting the voltage generator to the anode 31 and to the cathode 32.

[0043] Le capteur d’hydrogène 30 comporte un capteur de courant électrique 35, connecté à la source de tension 33. Le capteur de courant 35 mesure la valeur du courant circulant ou non dans le circuit électrique de la source de tension 33, selon que de l’hydrogène, initialement présent ou non dans le premier circuit de distribution 18.1 est oxydé à l’anode 31· [0044] Le capteur d’hydrogène 30 comporte également une unité de calcul 36, connectée au capteur de courant 35, qui est adaptée à détecter la présence d’hydrogène au niveau de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19, c’est-à-dire dans le premier circuit de distribution 18.1. A partir de la valeur mesurée du courant électrique, l’unité de calcul 36 peut être en mesure de calculer la quantité d’hydrogène oxydé à l’anode 31. De manière avantageuse, l’unité de calcul 36 intègre une base de données (abaque obtenue préalablement) ou un modèle électrochimique permettant d’estimer, à partir de la valeur mesurée du courant électrique, la quantité d’hydrogène circulant dans la zone de liaison 3 au niveau de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19, c’est-à-dire dans le premier circuit de distribution 18.1. La base de données peut avoir été obtenue préalablement, par exemple en reliant, pour un point de la courbe de polarisation de laThe hydrogen sensor 30 comprises an electric current sensor 35, connected to the voltage source 33. The current sensor 35 measures the value of the current flowing or not in the electrical circuit of the voltage source 33, according to that hydrogen, initially present or not in the first distribution circuit 18.1 is oxidized at the anode 31 · The hydrogen sensor 30 also comprises a calculation unit 36, connected to the current sensor 35, which is adapted to detect the presence of hydrogen at the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19, that is to say in the first distribution circuit 18.1. From the measured value of the electric current, the calculation unit 36 may be able to calculate the quantity of oxidized hydrogen at the anode 31. Advantageously, the calculation unit 36 integrates a database ( abacus obtained beforehand) or an electrochemical model making it possible to estimate, from the measured value of the electric current, the quantity of hydrogen circulating in the connection zone 3 at the level of the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19, that is, in the first distribution circuit 18.1. The database may have been obtained previously, for example by connecting, for a point of the polarization curve of the

cellule électrochimique 10, la quantité d’hydrogène circulant dans le premier circuit de distribution 18.1 en fonction de la valeur du courant électrique fournie par le capteur 35.electrochemical cell 10, the quantity of hydrogen flowing in the first distribution circuit 18.1 as a function of the value of the electric current supplied by the sensor 35.

[0045] Ainsi, le dispositif électrochimique 1 comporte un capteur d’hydrogène 30 intégré au sein de la cellule électrochimique 20, dans le sens où il permet de détecter la présence éventuelle d’hydrogène dans le premier circuit de distribution 18.1, c’est-à-dire du côté 19.1 de la membrane électrolytique 19 où est susceptible d’avoir diffusé de l’hydrogène par perméation.Thus, the electrochemical device 1 comprises a hydrogen sensor 30 integrated within the electrochemical cell 20, in the sense that it can detect the possible presence of hydrogen in the first distribution circuit 18.1, it is that is, on the 19.1 side of the electrolyte membrane 19 where hydrogen may have been diffused by permeation.

[0046] Le capteur d’hydrogène 30 permet ainsi de détecter en temps réel la présence d’hydrogène ayant diffusé par perméation au travers de la membrane électrolytique 19, voire même de fournir la quantité d’hydrogène oxydé à l’anode 31 de détection. Il permet avantageusement d’estimer la quantité d’hydrogène circulant dans le premier circuit de distribution 18.1, en sortie de la zone active 2. Ainsi, cette information peut être exploitée pour limiter les risques d’ignition dans le cas d’un électrolyseur et/ou pour connaître l’état de santé de la membrane électrolytique 19 (degré de vieillissement, rupture locale, etc...).The hydrogen sensor 30 thus makes it possible to detect in real time the presence of hydrogen having diffused by permeation through the electrolyte membrane 19, or even to provide the amount of oxidized hydrogen at the anode 31 of detection . It advantageously makes it possible to estimate the quantity of hydrogen flowing in the first distribution circuit 18.1, at the outlet of the active zone 2. Thus, this information can be exploited to limit the risks of ignition in the case of an electrolyser and / or to know the state of health of the electrolyte membrane 19 (degree of aging, local failure, etc ...).

[0047] On évite ainsi la nécessité d’avoir recours à une instrumentation spécifique de la cellule électrochimique 20 qui peut être difficile ou coûteuse à mettre en œuvre. Le capteur d’hydrogène 30 présente en outre l’avantage de diminuer la proportion volumique d’hydrogène dans le fluide sortant Fi,out qui circule dans le premier circuit de distribution 18.1, par le fait même de détecter l’hydrogène présent par oxydation.This avoids the need to use a specific instrumentation of the electrochemical cell 20 which can be difficult or expensive to implement. The hydrogen sensor 30 also has the advantage of reducing the volume proportion of hydrogen in the outgoing fluid Fi, out which circulates in the first distribution circuit 18.1, thereby detecting the hydrogen present by oxidation.

[0048] Le fonctionnement du dispositif électrochimique 1 est maintenant décrit dans le cas d’un électrolyseur.The operation of the electrochemical device 1 is now described in the case of an electrolyser.

[0049] De l’eau Fi,m est injectée à l’entrée du premier circuit de distribution 18.1 par le collecteur d’injection 14.1, et vient au contact de la première électrode 21, qui est ici une anode. Dans cet exemple, de l’eau F2,in peut également être injectée à l’entrée du deuxième circuit de distribution 18.2 par le deuxième collecteur d’injection 14.2. L’eau est oxydée à la première électrode 21 de la zone active 2, ce qui génère de l’oxygène circulant dans le premier circuit de distribution 18.1, et les protons sont réduits à la deuxième électrode 22, générant ainsi de l’hydrogène circulant dans le deuxième circuit de distribution 18.2.Water Fi, m is injected at the inlet of the first distribution circuit 18.1 by the injection manifold 14.1, and comes into contact with the first electrode 21, which is here an anode. In this example, water F2, in can also be injected at the inlet of the second distribution circuit 18.2 by the second injection manifold 14.2. The water is oxidized at the first electrode 21 of the active zone 2, which generates oxygen circulating in the first distribution circuit 18.1, and the protons are reduced to the second electrode 22, thereby generating circulating hydrogen in the second distribution circuit 18.2.

[0050] Cependant, de l’hydrogène généré à la deuxième électrode 22 diffuse par perméation au travers de la membrane électrolytique 19 jusqu’à la première électrode 21. En sortie de la zone active 2, le fluide Fi,out circulant dans le premier circuit de distribution 18.1 comporte ainsi de l’oxygène ainsi qu’une proportion volumique non nulle d’hydrogène.However, hydrogen generated at the second electrode 22 diffuses by permeation through the electrolyte membrane 19 to the first electrode 21. At the output of the active zone 2, the fluid Fi, out flowing in the first Distribution circuit 18.1 thus comprises oxygen and a non-zero volume proportion of hydrogen.

[0051] Le fluide sortant Flj0Ut traverse ensuite la zone de liaison 3, située entre la zone active 2 et le premier collecteur d’évacuation 15.1. Il vient ainsi au contact de l’anode 31 de détection, qui réalise alors l’oxydation d’au moins une partie de l’hydrogène présent, une tension électrique V2 non nulle étant appliquée entre les électrodes 31, 32. Les protons diffusent alors jusqu’à la cathode 32 et les électrons circulent dans le circuit électrique de la source de tension 33. La réduction des protons est alors effectuée à la cathode 32.Fluid Flj0Ut then flows through the connection zone 3, located between the active zone 2 and the first exhaust manifold 15.1. It thus comes into contact with the anode 31 of detection, which then performs the oxidation of at least a portion of the hydrogen present, a non-zero voltage V2 being applied between the electrodes 31, 32. The protons then diffuse until the cathode 32 and the electrons circulate in the electrical circuit of the voltage source 33. The reduction of the protons is then carried out at the cathode 32.

[0052] Le capteur de courant 35 mesure ainsi une valeur non nulle du courant électrique circulant dans la source de tension 33, et l’unité de calcul 36 détecte la présence d’hydrogène lorsque la valeur mesurée est non nulle. L’unité 36 peut également calculer la quantité d’hydrogène ayant été oxydé à l’anode 31. L’unité de calcul 36 peut estimer en outre la quantité d’hydrogène circulant dans le premier circuit de distribution 18.1 en sortie de la zone active 2 à partir de la valeur mesurée du courant électrique.The current sensor 35 thus measures a non-zero value of the electric current flowing in the voltage source 33, and the calculation unit 36 detects the presence of hydrogen when the measured value is non-zero. The unit 36 can also calculate the quantity of hydrogen that has been oxidized at the anode 31. The calculation unit 36 can further estimate the quantity of hydrogen flowing in the first distribution circuit 18.1 at the outlet of the active zone. 2 from the measured value of the electric current.

[0053] Les figures 3A à 3E illustrent en vue de dessus différentes parties du dispositif électrochimique 1 selon une première variante du mode de réalisation.Figures 3A to 3E illustrate in top view different parts of the electrochemical device 1 according to a first variant of the embodiment.

[0054] Dans cette variante, les plaques bipolaires 13 sont formées de tôles réalisées en un matériau électriquement conducteur, dont les circuits de distribution 18 peuvent être obtenus par emboutissage ou moulage. Elles autorisent ainsi la circulation électrique entre les première et deuxième électrodes 21, 22. L’anode 31 et la cathode 32 de détection sont alors électriquement isolées des plaques bipolaires 13 mais en communication fluidique avec les circuits de distribution 18 de ces dernières.In this embodiment, the bipolar plates 13 are formed of sheets made of an electrically conductive material, the distribution circuits 18 may be obtained by stamping or molding. They thus allow electrical circulation between the first and second electrodes 21, 22. The anode 31 and the detection cathode 32 are then electrically isolated from the bipolar plates 13 but in fluid communication with the distribution circuits 18 of the latter.

[0055] La figure 3A est une vue de dessus d’une première plaque bipolaire 13.1 en communication fluidique avec la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19. Elle comporte dans cet exemple trois collecteurs d’injection : un premier collecteur 14.1 pour le fluide entrant Fi,in destiné à venir au contact de la première électrode 21, un deuxième collecteur pour le fluide entrant F2,in destiné à venir au contact de la deuxième électrode, et ici un troisième collecteur pour l’injection d’un fluide caloporteur destiné à circuler dans un circuit de refroidissement, dans le cas d’une pile à combustible. Elle comporte en outre trois collecteurs d’évacuation : un premier collecteur 15.1 pour recevoir le fluide sortant Fi,out circulant dans le premier circuit de distribution 18.1, un deuxième collecteur pour recevoir celui F2,out circulant dans le deuxième circuit de distribution, et un troisième collecteur pour le fluide caloporteur. La zone active 2 de l’AME 11 est illustrée par des traits pointillés, ainsi que la membrane électrolytique 19. Ainsi, la zone de liaison 3 de l’AME 11 est située entre la zone active 2 et le premier collecteur d’évacuation 15.1. Comme décrit en détail ensuite, la membrane électrolytique 19 comporte une portion en saillie 24 qui déborde le contour de la plaque bipolaire 13.1.FIG. 3A is a view from above of a first bipolar plate 13.1 in fluid communication with the first face 19.1 of the electrolytic membrane 19. It comprises in this example three injection manifolds: a first collector 14.1 for the fluid incoming Fi, in intended to come into contact with the first electrode 21, a second collector for the incoming fluid F2, in intended to come into contact with the second electrode, and here a third manifold for the injection of a coolant for to circulate in a cooling circuit, in the case of a fuel cell. It further comprises three evacuation manifolds: a first collector 15.1 for receiving the outgoing fluid Fi, out circulating in the first distribution circuit 18.1, a second collector for receiving the F2, out circulating in the second distribution circuit, and a third manifold for the coolant. The active zone 2 of the MEA 11 is illustrated by dotted lines, as well as the electrolyte membrane 19. Thus, the connection zone 3 of the MEA 11 is located between the active zone 2 and the first evacuation manifold 15.1. . As described in detail next, the electrolyte membrane 19 has a protruding portion 24 that protrudes beyond the contour of the bipolar plate 13.1.

[0056] Les figures 3B et 3C sont des vues de dessus d’une AME 11, du côté de la première électrode 21 pour la fig-3B et du côté de la deuxième électrode 22 pour la fig.3C. L’anode 31 est au contact de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19 et positionnée dans la zone de liaison 3, et la cathode 32 est au contact de la deuxième face 19.2 et en regard de l’anode 31. L’anode 31 comme la cathode 32 sont distinctes, et donc électriquement isolées, respectivement, de la première électrode 21 et de la deuxième électrode 22.Figures 3B and 3C are top views of an AME 11, the side of the first electrode 21 for Fig-3B and the side of the second electrode 22 for Fig.3C. The anode 31 is in contact with the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19 and positioned in the connection zone 3, and the cathode 32 is in contact with the second face 19.2 and opposite the anode 31. The anode 31 as the cathode 32 are distinct, and therefore electrically isolated, respectively, from the first electrode 21 and the second electrode 22.

[0057] La membrane électrolytique 19 comporte une portion 24 en saillie située au niveau d’une bordure de la zone de liaison 3. La portion 24 en saillie présente une dimension telle qu’elle dépasse le contour des plaques bipolaires 13, et est donc accessible à partir de l’extérieur de l’empilement de cellules électrochimiques.The electrolyte membrane 19 has a protruding portion 24 located at a border of the connecting zone 3. The protruding portion 24 has a dimension such that it exceeds the contour of the bipolar plates 13, and is therefore accessible from outside the stack of electrochemical cells.

[0058] La source de courant comporte une première piste conductrice 34.1 qui s’étend continûment sur la première face 19.1 à partir de l’anode 31 avec laquelle elle est en contact électrique jusqu’à la portion 24 en saillie. Elle comporte une deuxième piste conductrice 34.2 qui s’étend continûment sur la deuxième face 19.2 à partir de la cathode 32 avec laquelle elle est en contact électrique jusqu’à la portion 24 en saillie. Les pistes conductrices 34.1, 34.2 peuvent prendre la forme d’un circuit imprimé, par exemple réalisé par dépôt d’une encre formée d’un matériau conducteur et d’un ionomère, présentant avantageusement une épaisseur inférieure ou égale à îopm. On limite ainsi les surépaisseurs locales qui peuvent induire des défauts d’étanchéité ou des inhomogénéités de contraintes mécaniques. Ainsi, le générateur de tension peut être facilement connecté aux pistes conductrices 34.1,34.2 dans la mesure où elles débordent le contour des plaques bipolaires.The current source comprises a first conductive track 34.1 which extends continuously on the first face 19.1 from the anode 31 with which it is in electrical contact to the portion 24 projecting. It comprises a second conductive track 34.2 which extends continuously on the second face 19.2 from the cathode 32 with which it is in electrical contact to the portion 24 projecting. The conductive tracks 34.1, 34.2 may take the form of a printed circuit, for example made by depositing an ink formed of a conductive material and an ionomer, advantageously having a thickness less than or equal to 10 μm. This limits the local extra thicknesses that can induce leaks or inhomogeneities of mechanical stresses. Thus, the voltage generator can be easily connected to the conductive tracks 34.1, 34.2 insofar as they extend beyond the contour of the bipolar plates.

[0059] Les figures 3D et 3E sont des vues de dessus d’une couche de diffusion 12.1 (GDL, pour Gas Diffusion Loyer, en anglais) comportant un orifice traversant 25.1. La première couche de diffusion 12.1 est destinée à venir au contact de la première face 19.1, et à recouvrir la zone active 2 et la zone de liaison 3. Pour éviter que la couche de diffusion 12.1 ne soit au contact de l’anode 31 de détection, un orifice traversant 25.1 est prévu, dont le contour est dimensionné pour éviter tout contact avec la bordure de l’anode 31. Ainsi, on évite le contact électrique entre la couche de diffusion 12.1 et l’anode 31 tout en autorisant le fluide sortant Fi,out de rejoindre cette dernière. Il en est de même pour une deuxième couche de diffusion vis-à-vis de la cathode. Les pistes conductrices sont également isolées électriquement des couches de diffusion, par exemple par un film isolant (non représenté) formant un renfort de ΓΑΜΕ.Figures 3D and 3E are top views of a diffusion layer 12.1 (GDL for Gas Diffusion Rent, in English) having a through hole 25.1. The first diffusion layer 12.1 is intended to come into contact with the first face 19.1, and to cover the active zone 2 and the connection zone 3. To prevent the diffusion layer 12.1 from coming into contact with the anode 31 of detection, a through hole 25.1 is provided, the contour is dimensioned to avoid contact with the edge of the anode 31. Thus, it avoids the electrical contact between the diffusion layer 12.1 and the anode 31 while allowing the fluid outgoing Fi, out to join the latter. It is the same for a second diffusion layer vis-à-vis the cathode. The conductive tracks are also electrically insulated from the diffusion layers, for example by an insulating film (not shown) forming a reinforcement of ΓΑΜΕ.

[0060] De préférence, un film polymère (non représenté) électriquement isolant mais poreux peut être disposé entre l’anode 31 et la première plaque bipolaire 13.1. Le film peut être un polymère tel que commercialisé par la société Celgard, par exemple le Celgard 2500.Preferably, an electrically insulating but porous polymer film (not shown) may be disposed between the anode 31 and the first bipolar plate 13.1. The film may be a polymer as marketed by Celgard, for example Celgard 2500.

Ainsi, l’isolation électrique entre l’anode 31 et la première plaque bipolaire 13.1 est renforcée, tout en préservant la communication fluidique entre le premier circuit de distribution 18.1 et l’anode 31. Il en est de même pour la cathode 32 vis-à-vis de la deuxième plaque bipolaire 18.2.Thus, the electrical insulation between the anode 31 and the first bipolar plate 13.1 is reinforced, while preserving the fluidic communication between the first distribution circuit 18.1 and the anode 31. It is the same for the cathode 32 vis- with respect to the second bipolar plate 18.2.

[0061] La figure 4 illustre une vue de dessus d’un AME selon une autre variante, du côté de la première électrode 21, qui se distingue de celle de la fig-3B essentiellement en ce que le dispositif 1 comporte une pluralité de capteurs d’hydrogène 30.1, 30.2, 30.3. Chaque capteur d’hydrogène 30.1, 30.2,30.3 comporte une anode et une cathode disposées dans la zone de liaison 3. Les anodes de détection des différents capteurs d’hydrogène 30.1, 30.2, 30.3 sont électriquement isolées les unes des autres et placées chacune en regard d’un ou plusieurs canaux du premier circuit de distribution. Les cathodes de détection sont situées en regard des anodes correspondantes. Les capteurs d’hydrogène 30.1, 30.2, 30.3 comportent des première et deuxième pistes conductrices, qui s’étendent jusqu’à une portion 24 en saillie de la membrane électrolytique 19. Plusieurs portions en saillie peuvent être prévues, ou une unique portion en saillie comme représenté ici. Ainsi, il est possible de détecter la présence d’hydrogène de manière localisée, et ainsi d’indiquer si un ou plusieurs canaux de distribution comportent davantage d’hydrogène que les autres. Cela permet notamment d’assurer un suivi plus précis de l’état de santé de la membrane électrolytique 19, et de localiser plus précisément une éventuelle rupture de la membrane. Des microvannes peuvent être prévues, dans le but d’obturer les canaux de distribution au niveau desquels serait située la rupture de la membrane.FIG. 4 illustrates a view from above of an AME according to another variant, on the side of the first electrode 21, which is different from that of FIG. 3B essentially in that the device 1 comprises a plurality of sensors. hydrogen 30.1, 30.2, 30.3. Each hydrogen sensor 30.1, 30.2, 30.3 has an anode and a cathode disposed in the connection zone 3. The detection anodes of the different hydrogen sensors 30.1, 30.2, 30.3 are electrically isolated from each other and each placed in look at one or more channels of the first distribution circuit. The detection cathodes are located opposite the corresponding anodes. The hydrogen sensors 30.1, 30.2, 30.3 comprise first and second conductive tracks, which extend up to a portion 24 projecting from the electrolyte membrane 19. Several projecting portions may be provided, or a single protruding portion as shown here. Thus, it is possible to detect the presence of hydrogen in a localized manner, and thus to indicate if one or more distribution channels have more hydrogen than the others. This makes it possible in particular to ensure a more precise monitoring of the state of health of the electrolyte membrane 19, and to locate more precisely a possible rupture of the membrane. Microvannes can be provided, in order to close the distribution channels at which the rupture of the membrane would be located.

[0062] Les figures 5A et 5B illustrent, en vue de dessus (fig.sA) et en coupe transversale (fig.5B), différentes parties du dispositif électrochimique 1 selon une deuxième variante du mode de réalisation.Figures 5A and 5B illustrate, in top view (fig.sA) and in cross section (fig.5B), different parts of the electrochemical device 1 according to a second variant of the embodiment.

[0063] Dans cette variante, les plaques bipolaires 13 comportent une plaque structurée en un matériau électriquement isolant à l’intérieur duquel s’étendent des lignes conductrices adaptées à polariser les première et deuxième électrodes 21,22 indépendamment des anode 31 et cathode 32 de détection. Ainsi, l’anode 31 et la cathode 32 de détection sont alors au contact du matériau isolant des plaques bipolaires 13 mais électriquement isolées des première et deuxième électrodes 21, 22. Les plaques bipolaires 13 sont alors de type circuit imprimé PCB.In this variant, the bipolar plates 13 comprise a structured plate made of an electrically insulating material inside which conductive lines adapted to polarize the first and second electrodes 21, 22 independently of the anode 31 and cathode 32 extend. detection. Thus, the anode 31 and the detection cathode 32 are then in contact with the insulating material of the bipolar plates 13 but electrically isolated from the first and second electrodes 21, 22. The bipolar plates 13 are then of PCB printed circuit type.

[0064] La figure 5A est une vue de dessus d’une AME 11 du côté de la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19, et d’un exemple de premier circuit de distribution 18.1 illustré en traits pointillés.FIG. 5A is a view from above of an AME 11 on the side of the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19, and of an example of a first distribution circuit 18.1 illustrated in dotted lines.

[0065] L’AME il comporte ainsi une membrane électrolytique 19 dont la première face 19.1 est revêtue par la première électrode 21 qui délimite la zone active 2, et par l’anode 31 de détection située dans la zone de liaison 3. Une pluralité de canaux de distribution parcourt la zone active 2 et, ici à titre purement illustratif, se rejoignent dans la zone de liaison 3 pour former une zone d’homogénéisation de l’écoulement. D’autres agencements des canaux sont bien sûr possibles. Ainsi, à titre d’exemples, les canaux de distribution peuvent rester distincts les uns des autres dans la zone de liaison, voire se rejoindre par groupes.The AME thus comprises an electrolytic membrane 19 whose first face 19.1 is coated by the first electrode 21 which delimits the active zone 2, and by the detection anode 31 located in the connection zone 3. A plurality distribution channels runs through the active zone 2 and, here for purely illustrative purposes, join in the connection zone 3 to form a homogenization zone of the flow. Other arrangements of the channels are of course possible. Thus, as examples, the distribution channels can remain separate from each other in the connection zone, or even join in groups.

[0066] A la différence de la première variante, dans la mesure où la polarisation de l’anode 31 et de la cathode 32 de détection est assurée par les plaques bipolaires 13, la membrane électrolytique 19 ne comporte pas de portion en saillie recevant des pistes conductrices de la source de courant.Unlike the first variant, insofar as the polarization of the anode 31 and the cathode 32 of detection is provided by the bipolar plates 13, the electrolyte membrane 19 has no protruding portion receiving conductive tracks of the current source.

[0067] La figure 5B illustre, de manière schématique et partielle, en coupe transversale selon le plan de coupe A-A illustré sur la fig-5A, un exemple de plaques bipolaires 13 de type PCB selon cette deuxième variante.Figure 5B illustrates, schematically and partially, in cross section along the sectional plane A-A illustrated in Fig-5A, an example of bipolar plates 13 of PCB type according to this second variant.

[0068] Est ici illustré l’AME 11, dont une première zone forme la zone active 2 et une deuxième zone, distincte de la première, forme la zone de liaison 3, située en aval de la zone active 2 dans la continuité fluidique du premier circuit de distribution 18.1, en direction du premier collecteur d’évacuation 15.1 (non représenté). La zone active 2 comporte la première électrode 21 et la deuxième électrode 22 séparées l’une de l’autre par la membrane électrolytique 19, et la zone de liaison 3 comporte l’anode 31 et la cathode 32 séparées l’une de l’autre par la même membrane électrolytique 19. L’anode 31 et la première électrode 21 sont distinctes l’une de l’autre pour éviter tout contact électrique, tout comme le sont la cathode 32 et la deuxième électrode 32. De manière connue, la membrane électrolytique 19 est conductrice de protons mais isolante vis-à-vis des électrons.Is here illustrated the AME 11, a first zone forms the active zone 2 and a second zone, distinct from the first, forms the connecting zone 3, located downstream of the active zone 2 in the fluidic continuity of the first distribution circuit 18.1, towards the first exhaust manifold 15.1 (not shown). The active zone 2 comprises the first electrode 21 and the second electrode 22 separated from each other by the electrolyte membrane 19, and the connection zone 3 comprises the anode 31 and the cathode 32 separated from each other. The anode 31 and the first electrode 21 are distinct from one another to avoid any electrical contact, as are the cathode 32 and the second electrode 32. Electrolytic membrane 19 is proton conductive but insulating with respect to electrons.

[0069] Les circuits de distribution 18.1, 18.2 sont formés par structuration des plaques bipolaires. Ainsi, le premier circuit de distribution 18.1 est réalisé dans une même plaque bipolaire 13.1 présentant des structurations définissant des canaux de distribution fluidique, laquelle étant adaptée à appliquer un potentiel électrique à la première électrode 21 et un autre potentiel électrique différent à l’anode 31. De même, le deuxième circuit de distribution 18.2 est réalisé dans une même plaque bipolaire 13.2 présentant des structurations définissant des canaux de distribution fluidique, laquelle étant adaptée à appliquer un potentiel électrique à la deuxième électrode 22 et un autre potentiel électrique, éventuellement différent, à la cathode 32.The distribution circuits 18.1, 18.2 are formed by structuring the bipolar plates. Thus, the first distribution circuit 18.1 is made in the same bipolar plate 13.1 having structures defining fluid distribution channels, which being adapted to apply an electrical potential to the first electrode 21 and another different electrical potential to the anode 31 Similarly, the second distribution circuit 18.2 is formed in the same bipolar plate 13.2 having structures defining fluid distribution channels, which is adapted to apply an electrical potential to the second electrode 22 and another electrical potential, possibly different, at the cathode 32.

[0070] Dans cet exemple, chaque plaque bipolaire 13.1,13.2 est réalisée à partir d’un circuit imprimé de type PCB (Printed Circuit Board, en anglais). Elle comporte ainsi une partie 4i.i, 41-2 en un matériau électriquement isolant, par exemple une céramique, sur et dans lequel s’étendent des lignes électriques.In this example, each bipolar plate 13.1, 13.2 is made from a PCB type printed circuit board (in English). It thus comprises a part 4i.i, 41-2 of an electrically insulating material, for example a ceramic, on and in which electrical lines extend.

[0071] En référence à la première plaque bipolaire 13.1 (la deuxième plaque bipolaire 13.2 est ici identique), la partie isolante 41.1 présente une face externe 42e.i et une face interne 421.1 opposée l’une à l’autre suivant l’axe d’épaisseur de la plaque 13.1. La face interne 421.1 est orientée vers la première face 19.1 de la membrane électrolytique 19, et comporte des structurations définissant le circuit de distribution 18.1.With reference to the first bipolar plate 13.1 (the second bipolar plate 13.2 is here identical), the insulating portion 41.1 has an outer face 42e.i and an inner face 421.1 opposite one another along the axis thickness of the plate 13.1. The inner face 421.1 is oriented towards the first face 19.1 of the electrolyte membrane 19, and includes structures defining the distribution circuit 18.1.

[0072] Les canaux du circuit de distribution 18.1 sont séparés deux à deux et bordés par une paroi longitudinale 44.1 de la plaque isolante 41.1, dont l’extrémité, formant une surface d’appui au contact de la première électrode 21 ou de l’anode 31, est au moins partiellement revêtue par une piste électrique 45.1, 46.1 dite de polarisation.The channels of the distribution circuit 18.1 are separated in pairs and bordered by a longitudinal wall 44.1 of the insulating plate 41.1, whose end forming a bearing surface in contact with the first electrode 21 or the anode 31, is at least partially coated by a so-called polarization electrical track 45.1, 46.1.

[0073] Ainsi, tout ou partie des extrémités des parois longitudinales 44.1 séparant et bordant les canaux de distribution est revêtue d’une telle piste électrique 45.1, 46.1 de polarisation. Les pistes de polarisation 45.1 contactent la première électrode 21, et les pistes de polarisation 46.1 contactent l’anode 31. Les pistes de polarisation 45.1 sont électriquement isolées des pistes de polarisation 46.1.Thus, all or part of the ends of the longitudinal walls 44.1 separating and bordering the distribution channels is coated with such a polarization electrical track 45.1, 46.1. The polarization tracks 45.1 contact the first electrode 21, and the polarization tracks 46.1 contact the anode 31. The polarization tracks 45.1 are electrically isolated from the polarization tracks 46.1.

[0074] Les pistes de polarisation 45.1, au contact de la première électrode 21, sont reliées à une piste électrique 49.1 dite de reprise de contact qui s’étend sur la face externe 42e.i. La piste 49.1 de reprise de contact est connectée aux pistes de polarisation 45.1 par des premiers vias 47.1. Les vias 47.1 sont des orifices traversants remplis d’un matériau électriquement conducteur, qui s’étendent suivant l’axe d’épaisseur de la plaque isolante 13.1 dans les parois longitudinales 44.1.The polarization tracks 45.1, in contact with the first electrode 21, are connected to an electrical track 49.1 said contact recovery which extends on the outer face 42e.i. The contact recovery track 49.1 is connected to the polarization tracks 45.1 by first vias 47.1. The vias 47.1 are through orifices filled with an electrically conductive material, which extend along the thickness axis of the insulating plate 13.1 in the longitudinal walls 44.1.

[0075] De manière similaire, les pistes de polarisation 46.1, au contact de l’anode 31 de détection, sont reliées à une autre piste électrique 50.1 de reprise de contact qui s’étend sur la même face externe 42e.i. La piste 50.1 de reprise de contact est connectée aux pistes de polarisation 46.1 par des vias 48.1. Les première et deuxième pistes électriques 49.1,50.1 de reprise de contact sont électriquement séparées l’une de l’autre.Similarly, the polarization tracks 46.1, in contact with the anode 31 of detection, are connected to another electrical track 50.1 contact recovery which extends on the same external face 42e.i. The contact recovery track 50.1 is connected to the polarization tracks 46.1 by vias 48.1. The first and second electrical contact recovery tracks 49.1, 50.1 are electrically separated from one another.

[0076] Ainsi, la même plaque bipolaire 13.1 forme un premier circuit de distribution fluidique 18.1 pour la première électrode 21 et l’anode 31 de détection, et permet d’appliquer à ces deux électrodes 21, 31 des potentiels électriques différents l’un de l’autre.Thus, the same bipolar plate 13.1 forms a first fluid distribution circuit 18.1 for the first electrode 21 and the detection anode 31, and makes it possible to apply to these two electrodes 21, 31 different electrical potentials. the other.

[0077] La deuxième plaque bipolaire 13.2 peut être identique ou similaire à la première plaque bipolaire 13.1 décrite précédemment. Il est par ailleurs possible d’empiler plusieurs assemblages membrane électrodes suivant l’axe d’épaisseur, les assemblages membrane électrodes adjacents étant séparés par des plaques bipolaires de type PCB similaires à celles illustrées sur la fig.sB.The second bipolar plate 13.2 may be identical or similar to the first bipolar plate 13.1 previously described. It is also possible to stack several electrode membrane assemblies along the thickness axis, the adjacent electrode membrane assemblies being separated by bipolar PCB type plates similar to those illustrated in FIGS.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif électrochimique (1), comportant au moins une cellule électrochimique (10), comportant : o un assemblage membrane électrodes (n) formé d’une membrane électrolytique (19) échangeuses de protons, d’une première électrode (21) au contact d’une première face (19.1) de la membrane (19), et d’une deuxième électrode (22) au contact d’une deuxième face (19.2) opposée de la membrane (19), o deux plaques bipolaires (13.1, 13.2), entre lesquelles est situé l’assemblage membrane électrodes (11), traversées par au moins un premier collecteur d’évacuation (15.1) en communication fluidique avec la première face (19.1) de la membrane (19), o l’assemblage membrane électrodes (11) comportant une zone active (2) délimitée parles première et deuxième électrodes (21,22), et une zone de liaison (3) située entre la zone active (2) et le premier collecteur d’évacuation (15.1) ; caractérisé en ce qu’il comporte au moins un capteur d’hydrogène (30), comportant : o une anode (31) positionnée dans la zone de liaison (3) au contact de la première face (19.1) et incluant un catalyseur adapté à assurer l’oxydation de l’hydrogène, et une cathode (32) au contact de la deuxième face (19.2) et située en regard de l’anode (31) ; o une source de tension (33) adaptée à appliquer une tension électrique entre l’anode (31) et la cathode (32) par un circuit électrique ; o un capteur de courant (35), connecté à la source de tension (33), adapté à mesurer le courant électrique circulant dans le circuit électrique ; o une unité de calcul (36), connectée au capteur de courant (35), adaptée à détecter la présence d’hydrogène au niveau de la première face (19.1) à partir de la valeur mesurée du courant électrique.An electrochemical device (1), comprising at least one electrochemical cell (10), comprising: an electrode membrane assembly (n) formed of an electrolyte membrane (19) proton exchange, a first electrode (21) at contact of a first face (19.1) of the membrane (19), and a second electrode (22) in contact with a second opposite face (19.2) of the membrane (19), o two bipolar plates (13.1, 13.2), between which is located the membrane electrode assembly (11), traversed by at least one first discharge collector (15.1) in fluid communication with the first face (19.1) of the membrane (19), where the assembly electrode diaphragm (11) having an active zone (2) delimited by the first and second electrodes (21,22), and a connection zone (3) located between the active zone (2) and the first discharge collector (15.1) ; characterized in that it comprises at least one hydrogen sensor (30), comprising: an anode (31) positioned in the connecting zone (3) in contact with the first face (19.1) and including a catalyst adapted to ensuring the oxidation of hydrogen, and a cathode (32) in contact with the second face (19.2) and located opposite the anode (31); a voltage source (33) adapted to apply an electrical voltage between the anode (31) and the cathode (32) by an electric circuit; a current sensor (35), connected to the voltage source (33), adapted to measure the electric current flowing in the electrical circuit; o a calculation unit (36), connected to the current sensor (35), adapted to detect the presence of hydrogen at the first face (19.1) from the measured value of the electric current. 2. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 1, dans lequel l’unité de calcul (36) est adaptée à calculer la quantité d’hydrogène oxydé à l’anode (31) à partir de la valeur mesurée du courant électrique.2. Electrochemical device (1) according to claim 1, wherein the calculation unit (36) is adapted to calculate the amount of oxidized hydrogen at the anode (31) from the measured value of the electric current. 3. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de calcul (36) est adaptée à calculer la quantité d’hydrogène circulant dans la zone de liaison (3) au niveau de la première face (19.1), à partir de la valeur mesurée du courant électrique.Electrochemical device (1) according to claim 1 or 2, wherein the calculation unit (36) is adapted to calculate the quantity of hydrogen flowing in the connection zone (3) at the first face (19.1). ), from the measured value of the electric current. 4. Dispositif électrochimique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel une première plaque bipolaire (13.1) comporte un premier circuit de distribution fluidique (18.1) en communication avec ledit premier collecteur d’écoulement (15.1) et comportant au moins un canal de distribution superposé à l’anode (31).An electrochemical device (1) according to any one of claims 1 to 3, wherein a first bipolar plate (13.1) has a first fluid distribution circuit (18.1) in communication with said first flow collector (15.1) and having at least one distribution channel superimposed on the anode (31). 5. Dispositif électrochimique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chaque plaque bipolaire (13.1,13.2) est formée en au moins une tôle réalisée en un matériau électriquement conducteur.5. Electrochemical device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein each bipolar plate (13.1, 13.2) is formed of at least one sheet made of an electrically conductive material. 6. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 5, dans lequel l’anode (31) et la cathode (32) sont électriquement isolées des plaques bipolaires (13.1,13.2).Electrochemical device (1) according to claim 5, wherein the anode (31) and the cathode (32) are electrically isolated from the bipolar plates (13.1, 13.2). 7. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel la membrane électrolytique (19) comporte une portion (24) en saillie située dans une bordure de la zone de liaison (3), la source de tension (33) comportant une première piste conductrice (34.1) solidarisée à la première face (19.1) de la membrane (19) et reliant l’anode (31) à la portion (24) en saillie, et une deuxième piste conductrice (34.2) solidarisée à la deuxième face (19.2) et reliant la cathode (32) à la portion (24) en saillie.An electrochemical device (1) according to claim 5 or 6, wherein the electrolyte membrane (19) has a protruding portion (24) located in a border of the connection zone (3), the voltage source (33). having a first conducting track (34.1) secured to the first face (19.1) of the diaphragm (19) and connecting the anode (31) to the protruding portion (24), and a second conducting track (34.2) secured to the second face (19.2) and connecting the cathode (32) to the portion (24) projecting. 8. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 7, dans lequel les première et deuxième pistes conductrices (34.1, 34.2) présentent une épaisseur inférieure ou égale à iopm.8. Electrochemical device (1) according to claim 7, wherein the first and second conductive tracks (34.1, 34.2) have a thickness less than or equal to iopm. 9. Dispositif électrochimique (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel une première et une deuxième plaques bipolaires (13.1,13.2) sont formées chacune en une plaque (41.1,41.2) réalisée en un matériau électriquement isolant, et comportant des lignes conductrices (45,47,49 546,48,50) agencées de manière à polariser, respectivement, la première électrode (21) indépendamment de l’anode (31), et la deuxième électrode (22) indépendamment de la cathode (32).9. Electrochemical device (1) according to any one of claims 1 to 4, wherein a first and a second bipolar plates (13.1, 13.2) are each formed in a plate (41.1,41.2) made of an electrically insulating material, and having conductive lines (45, 47, 546, 46, 48, 50) arranged to bias, respectively, the first electrode (21) independently of the anode (31), and the second electrode (22) independently of the cathode (32). 10. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 9, dans lequel la première plaque bipolaire (13.1) est réalisée d’un seul tenant, et présente une face interne (421.1) et une face externe (42e.i), la face interne (421.1) présentant des structurations formant un circuit de distribution fluidique (18.1), la première plaque bipolaire (13.1) étant adaptée à appliquer un premier potentiel électrique à la première électrode (21) et un deuxième potentiel électrique à l’anode (31) différent du premier potentiel.Electrochemical device (1) according to claim 9, wherein the first bipolar plate (13.1) is made in one piece, and has an inner face (421.1) and an outer face (42e.i), the inner face (421.1) having structures forming a fluid distribution circuit (18.1), the first bipolar plate (13.1) being adapted to apply a first electrical potential to the first electrode (21) and a second electrical potential to the anode (31) different from the first potential. 11. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 10, dans lequel le matériau isolant (41.1) de la première plaque bipolaire (13.1) définit la face interne (421.1) et la face externe (42e.i) opposée, la face interne (421.1) comportant des canaux de distribution fluidique séparés longitudinalement deux à deux par une paroi longitudinale (44.1) venant au contact de la première électrode (21) ou de l’anode (31) par une surface d’appui, des lignes électriquement conductrices (45.1,46.1) s’étendant au niveau des surfaces d’appui de parois longitudinales (44.1) et étant adaptées, pour un premier ensemble (45.1) d’entre elles, à appliquer à la première électrode (21) un potentiel électrique et, pour un deuxième ensemble (46.1) d’entre elles, à appliquer à l’anode (31) un potentiel électrique différent.An electrochemical device (1) according to claim 10, wherein the insulating material (41.1) of the first bipolar plate (13.1) defines the inner face (421.1) and the opposite outer face (42e.i), the inner face ( 421.1) having fluid distribution channels longitudinally separated in pairs by a longitudinal wall (44.1) engaging the first electrode (21) or the anode (31) by a bearing surface, electrically conductive lines ( 45.1,46.1) extending at the longitudinal wall bearing surfaces (44.1) and being adapted, for a first set (45.1) of them, to apply an electric potential to the first electrode (21) and, for a second set (46.1) of them, to apply to the anode (31) a different electrical potential. 12. Dispositif électrochimique (1) selon la revendication 11, dans lequel la première plaque bipolaire (13.1) comporte une première (49.1) et une deuxième (50.1) lignes conductrices dites de reprise de contact s’étendant sur la face externe (42e.1), et des premiers (47.1) et deuxièmes (48.1) vias conducteurs s’étendant entre la face externe (42e.i) et la face interne (421.1) dans les parois longitudinales (44.1), la première ligne conductrice (49.1) de reprise de contact étant adaptée à appliquer un potentiel électrique au premier ensemble (45.1) de lignes conductrices par des vias conducteurs (47.1), et la deuxième ligne conductrice (50.1) de reprise de contact étant adaptée à appliquer un potentiel électrique différent au deuxième ensemble (46.2) de lignes conductrices par les autres vias conducteurs (48.1).12. Electrochemical device (1) according to claim 11, wherein the first bipolar plate (13.1) comprises a first (49.1) and a second (50.1) said conductive lines of contact recovery extending on the outer face (42e. 1), and first (47.1) and second (48.1) conductive vias extending between the outer face (42e.i) and the inner face (421.1) in the longitudinal walls (44.1), the first conductive line (49.1). contact resumption being adapted to apply an electrical potential to the first set (45.1) of conductive lines by conductive vias (47.1), and the second conductive line (50.1) contact recovery being adapted to apply a different electrical potential to the second together (46.2) conductive lines by the other conductive vias (48.1).
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